Ključni razmatrači za odabir step-up transformatora u mrežno povezanim PV sustavima

U sustavima za proizvodnju električne energije iz fotovoltaičnih (PV) izvora, transformator za povećanje napona je ključni sastavnici. Optimalna odabir transformatora kako bi se smanjile ugrađene gubitke i unaprijedila učinkovitost su neophodni za poboljšanje ukupne performanse sustava. Ovaj članak opisuje ključne razmatranja prilikom odabira pravilnog transformatora za povećanje napona u PV sustavima.

• Odabir kapaciteta transformatora
  Potrebni kapacitet transformatora računa se kao: Apparent Power = Active Power / Faktor snage. Zahtjevi za faktorom snage variraju ovisno o regiji - tipično 0,85 za građevinske i male industrijske opterećenja, te 0,9 za velika industrijska opterećenja. Na primjer, opterećenje od 550 kW uz faktor snage od 0,85 zahtijeva 550 / 0,85 = 647 kVA, stoga je transformator od 630 kVA prikladan. Ukupno opterećenje ne smije premašiti 80% imenskog kapaciteta transformatora.

• Odabir napona transformatora
  Napon na primarnoj zavojnici treba odgovarati naponu izvora, dok napon na sekundarnoj zavojnici mora biti usklađen s povezanom opremom. Za distribuciju niskog napona sa trofaznim četverozavojnim vezanjem, odgovarajuće naponske razine (npr. 10 kV, 35 kV ili 110 kV) trebaju se odabrati ovisno o zahtjevima na strani primarnog zavoja.

• Odabir faze transformatora
  Između jednofaznog i trofaznog vezanja treba odabrati prema zahtjevima izvora snage i opterećenja.

• Odabir grupe vezanja zavojnika transformatora
  Trofazni zavojnici mogu biti povezani u zvijezdu (Y), delta (D) ili crvenku (Z) konfiguracije. Globalno preferirano vezanje za distribucijske transformatore je Dyn11, što nudi nekoliko prednosti u odnosu na Yyn0:

• Supresija harmonika: Vezanje u deltu (D) efektivno potiska viši red harmonika.

• Cirkulacija harmonika: Strujni tokovi treće harmonike cirkuliraju unutar zavojnice deltete, neutralizirajući fluks treće harmonike s strane niskog napona.

• Zadržavanje harmonika: EMF treće harmonike u zavojnici visokog napona ostaje ograničena unutar petlje deltete, sprečavajući njihov ubacivanje u javnu mrežu.

• Niže impedancije nultog reda: Transformatori Dyn11 pokazuju znatno niže impedancije nultog reda, što pomaže u isključivanju jednofaznih zemljanih grešaka niskog napona.

• Bolji rad s neutralnim strujama: Mogu obrađivati neutralne struje koje prelaze 75% fazi struje, što ih čini idealnim za neravnomjerne opterećenja.

• Neprekidnost rada pri gubitku faze: Ako prekidnik visokog napona iskopča, preostale dvije faze mogu nastaviti raditi s Dyn11, što nije slučaj s Yyn0.

Stoga se jako preporučuju transformatori vezani u Dyn11.

Gubitci pod opterećenjem, gubitci bez opterećenja i naponski pad
Zbog dnevne operativne šeme PV sustava, transformatori trpe gubitke bez opterećenja svaki put kada su pod napajanjem, bez obzira na izlaz. Minimalizacija gubitaka pod opterećenjem je ključna; ako se dogodi noćna operacija, niski gubitci bez opterećenja su također važni.

Ova strategija odabira osigurava učinkovitu operaciju transformatora unutar PV sustava, smanjujući ukupne gubitke i unaprijeđujući performanse proizvodnje električne energije.